造成陶粒回转窑内结块、结圈的原因以及防止措施

    陶粒（人造轻骨料）工厂的回转窑内往往会出现结块、结圈现象，不仅影响陶粒的产量和质量，结圈较多时必须停产处理1-3天，严重影响生产效率，浪费生产能耗，特别是热能消耗。
一、 膨胀温度范围
    膨胀温度范围分为理论膨胀温度范围和实际生产膨胀温度范围。两者的主要差别是：前者是在不考虑料球(或料块)外表层软化粘度大小的前提下测得的从开始膨胀到停止膨胀的温度区间．主要用于理论研究；后者是在料球(或料块)外表层软化黏度适中、达到陶粒堆积密度和正常生产要求的前提下测得的膨胀温度区间，对实际生产具有重要的指导意义。
    陶粒的焙烧温度因原料的性能不同而有别，一般为1100℃～1250℃。根据原料熔性可将陶粒原料分为长熔性、中熔性、短熔性三类。
    ① 长熔性原料的实际生产膨胀温度范围很宽，焙烧时容易控制，可充分发挥膨胀性能，窑内不会产生结块、结圈，是难得的好原料，但分布较少。
    ②中熔性原料的实际生产膨胀温度范围适中，只要控制好焙烧，则膨胀性能良好，窑内基本不产生结块、结圈。此原料种类较多，分布较广，应尽量选用此类原料；
    ③短熔性原料的实际生产膨胀温度范围太小，如不采取其他有效措施，焙烧非常困难，温度偏低会出现生料，温度偏高会出现结块、结圈。此原料种类较多，分布也广，尽量少选用此类原料。
    焙烧温度波动范围还与采用的燃料种类有关，若采用重油或天然气作燃料，焙烧陶粒时的温度波动范围约≤±20℃；若采用烟煤粉作燃料，焙烧陶粒时的温度波动范围约≤±35℃。目前，大多陶粒厂采用的燃料多数为重油或天然气，除了资源因素外，主要是环境保护要求高，并且有利于提高陶粒膨胀率。我国重油、天然气价格过高，同时，受到环保政策的限制，煤炭几乎不允许作为陶粒生产企业的燃料，因此多采用谷糠作燃料，但陶粒膨胀率稍有下降。随着环保政策的收紧，陶粒生产企业采用天然气作为燃料将成为一种趋势。
二、 陶粒窑内产生结块、结圈的原因
    2.1 陶粒焙烧温度低，燃料燃烧温度不易稳定
    陶粒的焙烧温度较低(物料温度约1100℃～1200℃，火焰温度约1250℃～1350℃),燃料的燃烧温度不易稳定，波动范围相对较大。焙烧温度偏低时，料球(或料块)软化黏度偏高、膨胀率低．就会产出生烧陶粒；若焙烧温度偏高，料球软化黏度偏低．料球之间或料球与窑内衬之间产生粘结而出现结块、结圈。
    2.2 原料的实际生产膨胀温度范围窄
    陶粒原料的实际生产膨胀温度范围是稳定生产和获得良好膨胀的重要条件。如果实际生产膨胀温度范围低于燃料燃烧温度波动范围,就必然产生焙烧温度低于膨胀温度范围下限或高于膨胀温度范围上限的现象,导致产出膨胀率很低的生烧陶粒或窑内出现结块、结圈现象。因此，陶粒原料尽量选用实际生产膨胀温度范围大于燃料燃烧温度波动范围、膨胀性能良好的原料。因此,建厂前必须对当地的多种原料进行科学试验和分析对比，尽量选用实际生产膨胀温度较宽的优质原料,或采取相应的有效措施。
    2.3 燃烧系统欠佳,操作水平低
    不少陶粒厂原料达到中熔性水平,但也经常出现窑内结块、结圈问题，特别是投产初期。主要原因是：配置的燃烧系统有问题，操作经验不足或失误。燃烧系统问题主要有：燃料质量差、含水率高；燃烧器性能差，布置位置不当；窑头、窑尾、窑中(双筒回转窑插接处)漏风多，窑尾、窑头负压不足；一次风与二次风比例不当、温度偏低；窑尾喂料不稳定，焙烧窑转速不合理等。
三、防止窑内结块、结圈的有效措施
3.1 选用或调整原料
    若当地有多种陶粒原料．应进行实验室配方和焙烧试验，分别测出其适合的配方、焙烧温度和时间、实际生产膨胀温度范围。在满足膨胀率要求的前提下，尽量选用膨胀温度范围较宽的原料；若当地各种原料的实际生产膨胀温度范围均低于要求，可采用原料中掺加外加剂的方法有效提高膨胀温度范围。主要依据是：陶粒原料化学成分中，主要成分为SiO2(48％-65％)和Al203(14％-20％)，软化温度高、黏度大，必须依靠助熔成分降低软化温度。Fe203(2％-9％)和CaO+MgO(0-5％)对主要成分有较强的助熔作用，但软化温度范围较窄，含量不能过多，含量是Fe203(5％-8％)和CaO+MgO(2％-4％)较好；Na20+KO(0-3％)对主要成分有更强的助熔作用，而且软化温度范围宽，可提高原料的膨胀温度范围，含量Na20+K20(1．5％～3％)较好。国外有些陶粒厂的原料中掺加食盐、钾盐、氢氧化钠或氢氧化钾等碱性物质，有效提高了膨胀温度范围。这种方法虽然有效，但钠、钾类碱性物质价格较贵，而且需增加磨细、搅拌工艺，提高生产成本，在西方发达地方应用很少，仅适用于当地有钠、钾类碱性矿石或废渣的地区。
3.2 焙烧时外掺高熔性细料
    回转窑焙烧时外掺高熔性细料，料球(或料块)处于高温软化状态时，高熔性细料沾在其表面，使料球之间和料球与窑衬(耐火砖)之间因隔有尚未软化的细料而不粘结，不仅能防止料球在窑内的结块、结圈，而且可适当提高焙烧温度和膨胀率。实际生产中，外掺高熔性细料做法国内较少、国外较多。具体做法主要有下列四种：
    3.2.1料球入窑时外掺黄砂或耐火细料
    辽宁省建设科学研究院曾采用φ0.77m×4.0m中间试验型回转窑焙烧本溪市的风化红页岩料块(短熔性)。外掺黄砂后，生烧或结块、结圈问题基本解决，试生产比较稳定，陶粒堆积密度降到400-500kg／m3。日本大阪水泥公司轻骨料厂，采用磨细成球制粒、立波尔回转窑焙烧，日产页岩陶粒50Ot(约700m3)。在焙烧窑入口处掺加硅石粉，硅石粉细度0.08mm筛余约20％，掺加量为4.5t／h，其中1.6t／h回收(陶粒筛分)后重复使用，余者沾在陶粒表层或混杂在陶粒中。生产稳定，窑内基本无结块、结圈。这种方法比较有效，但缺点较多：①外掺黄砂或耐火细料量较多，燃料和电力消耗增加；②细料回收困难，回收比例低；③增加生产成本。因此，采用此法的陶粒厂很少。
    3.2.2向窑内喷撒或制粒后料球表面滚沾生石灰粉
    近年来，欧洲开发了一种用生石灰粉取代耐火粉的新技术。生石灰粉的主要成分是CaO,熔融温度随CaO含量而变，一般为1600℃～2000℃(CaO的熔融温度为2570℃)，密度低，防止窑内结块、结圈效果比较好，提高陶粒膨胀率。2000年丹麦F.L.史密斯公司成功开发了一种从窑头向窑内烧成带喷撒生石灰粉的技术和设备，生石灰粉的喷撒位置和数量可根据窑内实际焙烧情况进行及时调整。主要调整方法是：用数控电子秤调整生石灰粉喷人量；用遥控电动蝶阀改变高压空气的风量，以调整喷撒生石灰粉的深度和长度；用电动螺旋调节喷咀角度，以调整喷撒生石灰粉的方位。该装备的优点是：可使防止窑内结块、结圈和提高陶粒膨胀率达到较好状态，同时节约生石灰粉耗量(生产每立方米陶粒平均耗用生石灰粉20kg～30kg)综合效果好；缺点是：喷撒生石灰粉的装备比较复杂。欧洲多家陶粒厂采用了此项技术装备。德国A.E.菲洛斯泰公司开发了陶粒原料制粒后料球表面滚沾生石灰粉技术。此技术工艺简单：采用圆盘成球机制粒后卸人中空式辊筒机，同时计量配人生石灰粉．使生石灰粉均匀地滚沾在料球表面．直接送人窑内焙烧，生产每立方米陶粒平均耗用生石灰粉30kg～50kg。此技术的优点是：防止窑内结块、结圈和提高陶粒膨胀率效果好，工艺、设备简单，投资较少；主要缺点是：按窑内实际焙烧情况调节滞后、不灵活，生石灰粉耗量相对较大。德国有4家陶粒厂采用了此项技术。
3.3 选用优质煤粉喷咀并合理布置
    宜选用混流式高效燃烧器，宜布置于活动窑头中心，斜度与回转窑相同，并配有调整喷咀插入深度和角度的烧嘴小车。
3.4 防止漏风
    确保负压窑头、窑尾和窑中(双筒回转窑插接处)必须配制高效、耐磨的密封装置，使漏风率降至15％以下。为提高焙烧效率，必须配置富裕量不低于30％的抽风装置(引风机、烟囱等)和调节阀，根据窑型和规格，使窑尾端的负压达到-200～－500Pa，活动窑头端负压达到-20～－50Pa。
3.5 提高看火操作水平
    陶粒焙烧的看火操作难于水泥熟料焙烧，主要原因是焙烧温度低、温度波动大、原料的软化黏度范围窄。窑头看火工需经3～6个月的理论和实际操作专业培训。由于需要24h连续看火，应加强劳动纪律。